Гидроимпульсатор-накопитель Советский патент 1989 года по МПК E21C25/60 E21C45/04 

20

78

X

вышение производительности гидроотбойки за счет увеличения величины давения в импульсе. Гидроимпульсатор- накопитель включает запорный клапан- клапан (П-К) 6, поршень-накопитель 8 и управляющий П-К И). Заседельная полость ПК 6 сообщена со стволом-14. Запоршневая полость 16 поршня-накопителя 8 соединена с жидкостной по- естью гидропневмоаккумулятора (ГПА) 18 и напорной магистралью 19 - с источником постоянного давления. Поршень - накопитель 8 выполнен с дополнительной поршневой камерой (К) 17. Она расположена между поршнем и основной поршневой камерой поршня-накопителя 8. Посредством гидрораспределителя 20 дополнительная К 17 в nof: ложении I соединена с внутренней полостью 21 П-К 10, которая с другой стороны-через заседельную полость 22 соединена со сливной магистралью 23 гидросистемы механизированной крепи. В положении II распределителя 20 К 17 соединена с ГПА 18. Внутри П-К 10 имеет канал 24 и образует в корпусе 9 запоршневую полость 25, соединенную с ГПА 18, и управляющую полость 26, соединенную с приемным насадком 4. 1 ил.

Изобретение относится к гидроимпульсной технике им.б. использовано в угольной промьшшенности, гидротехническом строительстве для ния угля и горных пород импульсными струями высокого давления. Оно м.б. использовано в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котло- агрегатов электростанций. Цель - по-

1

Изобретение относится к гидроимпульсной технике, в частности к конструкциям гидроимпульсаторов-накопи- телей, и может быть использовано в угольной промьштенности, гидротехническом строительстве для разрушения угля и горных пород импульсными струями высокого давления, а,также в энергетике для очистки теплоэнергетических элементов котлоагрегатов электростанций.

Цель изобретения - повьшение производительности гидроотбойки за счет увеличения величины давления в импульсе. 1

На чертеже приведена принципиальная схема гидроимпульсатора-накопи- теля,

Гидроимпульсатор-накопитель содержит установленный на подводящей магистрали 1, соединенной с насосом (не показан), струйный разделитель 2, включающий расположенные соосно подающий насадок 3, соединенный с подводящей магистралью 1-, и приемный насадок 4, соединенный с корпусом 5 запорного клапана - поршня 6, корпусом 7 поршня - накопителя 8, корпусом 9 управляющего поршня-клапана 10. Клапан-поршень 6 имеет выполненные в корпусе 5 запоршневую полость 11 и седло 12, которое соединено с одной стороны через заседельную полость 13 со стволом 14, а

с другой - с приемным насадком -4 и поршневой полостью 15 поршня-накопителя 8, площадь которой S .

Поршень-накопитель 8 имеет также запоршневую полость 16 площадью S и дополнительную поршневую камеру 17 площадью Sj, величина которой составляет (0,6-2)84 Запоршневая полость 16 соединена с жидкостной полостью гидропневмоаккумулятора 18 и напорной магистралью 19 - с источником постоянного давления (не показан) , в качестве которого используются одна или две насосные станции механизированных крепей.

Причем давление в подводящей магистрали 1.установлено на 8-12% выше давления в напорной магистрали

соединена с заседельной полостью 22 поршня-клапана 10..

В положении II распределителя 20 дополнительная камера 17 соединена с гидропневмоаккумулятором 18, Пор

шень-клапан 10 имеет внутри канал 24

и образует в корпусе 9 запоршневую полость 25, соединенную с гидропневмоаккумулятором 18, и управляющую полость 26, соединенную с приемным н асадком 4. В корпусе 9 со стороны запоршневой полости 25 выполнено дополнительное седло 27. Внутренняя полость седла 21 соединена с запоршневой полостью 11 поршня-клапана 6. Подготовка к работе гидроимпульсато- ра-накопителя производится следующим образом.

До момента подвода рабочей жидкости под давлением в подводящую магистрал 1 напорная магистраль 19 соединяется с источником постоянного давления Р и в запоршневой полости 25 создается высокое давление. Так как в полостях 26 и 22 атмосферное давление, пордаень-клапан 10 перемещается вниз до упора в седло 21 и отсоединяет напорную магистраль 19 от сливной магистрали 23. В результате высокое давление появляется и в запоршневой полости 11, под действием которого поршень-клапан 6 перемещается вверх и при жимается к седлу 12, изолируя ствол 14 от поршневой полости 15 поршня-накопителя 8 и приемного насад- ка 4.

Через некоторое время в гидропнев- моаккумуляторе 18, а также в полостях 11, 16, 17, 25 устанавливается- высокое постоянное давление Р источника (25-30 МПа). Гидроимпульсатор- накопитель готов к запуску в автоколебательный режим.

Ввод устройства в режим автоколебаний при работе в положении I рас- пределителя 20 ос цествляется подачей рабочей жидкости под давлением Р. , на 8-12% превьш1ающим давление в магистрали 19 (27-32 МПа), в подводящую магистраль 1, откуда она поступает к подающему насадку 3 струйного разделителя 2, истекает в виде струи и попадает в приемный насадок 4, где преобразуется в поток высокого давления. Из приемного насадка 4 жидкость поступает в поршневую полость 15 поршня-накопителя 8 и во внутреннюю полость седла 12, а также в управляющую полость 26,

Давление в этих полостях, а также на выходе приемного насадка 4 сразу поднимается до давления Р в магистрали 19 и запоршневой полости 16 и начинает превьш1ать его. Под действи

. .-.

jt , 2025jn

дг

50

5

ем небольшой разности давлений, определяемой силами трения, поршень-накопитель 8 перемещается вверх. При этом в его поршневую полость 15 пло- i щадью Sj поступает весь расход жидкости из приемного насадка 4, в его дополнительную камеру 17 поступает расход, соответствующий ее площади S, от источника постоянного давления через магистраль 19, запоршневую полость 25 и канал 24 поршня-клапана 10, а из запоршневой полости 16 вытесняется и принимается гидропнев- моаккумулятором 18 расход, соот- ветствующий ее площади 8,, равной сумме площадей S, и , т.е. без учета сил трения давления в полостях 15-17 равны Р и гидропневмоаккумуля- тором 18 накапливается суммарная энергия, подводимая к гидроимпульса- тору-накопителю из подводящей магистрали 1 и вспомогательной магистрали 19.. I

В это время дополнительный поршень-клапан 10 (площади ступеней которого приняты такой величины, что при давлении в управлянщей полости 26, не превышающем на 8-12% давления в запоршневой полости 25, поршень- клапан 10 находится в крайнем нижнем положении, а при давлении в полости 26, превьш1ающем это значение, перемещается вверх) прижат к седлу 21 и по-прежнему изолирует напорную магистраль 19, запоршневую полость 11

(

и дополнительную камеру 17 от сливной магистрали 23. ПоршенЬ-клапан 6 под действием разности давлений в за- порщненой полости 11 и заседельной полости 13 прижат к седлу 12 и изолирует ствол 14 от поршневой полости 15.

Фаза зарядки продолжается до мог мента, когда поршень-накопитель 8 перемещается вверх до упора в корпусе 7. После этого прекращается расход из приемного насадка 4 в пблость 15, и давление на выходе его и а управляющей полости 26 повышается до давления в подводящей магистрали 1, т.е. на 8-12% вьш1е давления в запор- шневой полости 25. За счет возникающего усилия поршень-клапан 10 перемещается вверх от седла 21 до упора в дополнительное седло 27.

При этом магистраль 19 изолируется от капала 24 поршня-клапана 10,

а запоршневая полость 11 поршня-клапана 6 и камера 17 поршня-накопителя 8 .через распределитель. 20 соединяются со сливной магистралью 23, и давление в них снижается до атмосферного..

Поршень-клапан 6 под действием давления со стороны внутренней полос14691266

ность гидроотбойки в 1,8-3,0 раза за счет использования мощностей насосных станций механизированной крепи.

Фаза разрядки и импульс давления в стволе 14 продолжаются до тех пор, когда поршень-накопитель 8 перемещается вниз до упора в корпус 7

ти седла 12 перемещается вниз от сед- 10 и останавливается. При этом объем Ла 12, и жидкость из приемного на- поршневой полости 15 становится неизменным

садка 4 через внутреннюк) полость седла 12, заседельную полость 13 поступает в ствол 14 и истекает в атмосферу. Так как подводимый к устройству расход ограничен, ч авление в стволе 14, полостях 13 и 15 начинает падать.

Под действг-ем высокого давления PQ ..со стороны запоршневой полости 16 поршень-накопитель 8 перемещается вниз, вытесняет ткидкость из поршневой полости 15 через внутреннюю по- лость седла 12 и полость 13 в ствол

, а давление в ней, стволе 14 и управляющей полости 26 значительно падает, в то время, как в за

15 поршневой полости 25, соединенной с напорной магистралью 19, остается высокое давление, под действием кот рого дополнительный поршень-клапан 10 перемещается вниз до упора в сед

20 ло 21. В результате этого запоршневая полость 11 поршня-клапана 6 и дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 изолируются от сливной м гистрали 23 и сообщаются с напорной

20 ло 21. В результате этого запоршневая полость 11 поршня-клапана 6 и дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 изолируются от сливной магистрали 23 и сообщаются с напорной

14 и созцает в них давление в импульсе Е , определяемое соотношением пло- 25 магистралью 19 и в них появляется вы- щадей поршня-накопителя 8 в за- сокое давление, под действием которого поршень-клапан 6 перемещается вверх до посадки на седло 12. Ствол 14 отсоединяется от- поршневой по- , 30 лости 15. Процесс работы повторяется ся, И1 гидроимпульсатор-накопитель входит в автоколебательный режим.

поршневой полости 16 и S, - в поршневой полости 15 (без учета потерь на трение и подпор в сливной магистрали 23)

.§i S,

s;

РИ РО -|)(1,6-3,0)Р„

S3,

s

Рабочий процесс устройства в положении II распределителя 20 проис. Таким образом, снабжение поршня- аналогично положению I, только накопителя 8 дополнительной полостью

дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 соединена посредством распределителя 20 с запоршневой полостью 16 постоянно (и во время фазы заряд17 и такое соединение ее посредством распределителя 20 с заседельной полостью 22 поршня-клапана 10, что осуществляется поочередное сообщение этой полости 17 с-напорной магистралью 19 и со сливной магистралью 23, обеспечивает повьш1ение давления в 1,5-2,5 раза, давление в импульсе Рц примерно равно давлению Р в гидро- пневмоаккумуляторе.

Такое повышение давления в импульсе (до 45-75 МЛа) позволяет эффективно разрушать горные породы и монолиты шлака крепостью до 4-6 по шкале М.М.Протодьяконова, что позволяет применять гидроимпульсаторы- накопители для разрушения вывалившихся негабаритов породы в очистных забоях и крепких монолитов шлака на теплоэнергетических элементах котло- агрегатов электростанций, а также в случае необходимости ускоренной подготовки ниш повысить производительи останавливается. При этом объем поршневой полости 15 становится неизменным

, а давление в ней, стволе 14 и управляющей полости 26 значительно падает, в то время, как в запоршневой полости 25, соединенной с напорной магистралью 19, остается высокое давление, под действием которого дополнительный поршень-клапан 10 перемещается вниз до упора в седло 21. В результате этого запоршневая полость 11 поршня-клапана 6 и дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 изолируются от сливной магистрали 23 и сообщаются с напорной

магистралью 19 и в них появляется вы- сокое давление, под действием которого поршень-клапан 6 перемещается вверх до посадки на седло 12. Ствол 14 отсоединяется от- поршневой по- , лости 15. Процесс работы повторяется ся, И1 гидроимпульсатор-накопитель входит в автоколебательный режим.

аналогично положению I, только

дополнительная камера 17 поршня-накопителя 8 соединена посредством распределителя 20 с запоршневой полостью 16 постоянно (и во время фазы зарядки и во время фазы разрядки) и давления в них равны. Поэтому рабочая площадь запоршневой полости 16 становится равной S,j-S,, т.е. равной площади S поршневой полости 15, и

повышения давления в импульсе Р при движении поршня-накопителя 8 вниз не происходит: .

Такая работа гидроимпульсатора-накопителя применяется при нормальной

выемке ниш, когда в очистном забое не создается аварийная ситуация, и при этом гидроимпульсатором-накопи- телем используется лишь незначительная мощность насосных станций мехкрепи (3-10%) для управления посредством поршня-клапана 10 поршнем-клапаном 6,

Вывод системы из режима автоколебаний осуществляется прекращением подачи рабочей жидкости под давлением в подводящую магистраль 1.

Формула изобр.е тения

Гидроимпульсатор-накопитель, включающий запорный клапан-поршень с за- поршневой полостью и с заседельной полостью, которая сообщена со стволом, управляющий поршень-клапан, за- седельная полость которого соединена со сливной магистралью, а запорш- невая полость которого соединена с напорной магистралью источника постоянного давления, поршень-накопи- тель запоршневая полость которого сообщена с жидкостной полостью гидро пневмоаккумулятора и с напорной ма - гистралью источника постоянного давления, а поршневая полость которого сообщена с заседельной полостью запорного клапана-поршня, и подводящую магистраль, которая через струйный разделитель соединена с у правляю- щей полостью управляющего поршня-клапана, с заседельной полостью запорного клапана-поршня и поршневой полостью поршня-накопителя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности гидро- отбойки за счет увеличениявеличины давления в импульсе, он снабжен гидрораспределителем, а поршень-накопитель выполнен с Дополнительной поршневой камерой, расположенной между поршнем и основной поршневой камерой поршня-накопителя, при этом дополнительная поршневая камера поршня-накопителя имеет возможность периодического соединения через распределитель с заседельной полостью управляющего поршня-клапана и с запоршневой полостью поршня-накопителя.